| Об институте | Направления деятельности | Научно-исследовательские работы и проекты | Объекты интеллектуальной собственности | Научные журналы ИПИ РАН | Другие публикации | Семинары и конференции |
|
«Информатика и ее применения» (Том 18, Выпуск 2, 2024)О функторном представлении оптимизируемых динамических мультиагентных систем
Аннотация: Топос функторов выбран в качестве компьютерного инструмента синтеза динамических игр многих лиц. Задаваемая шкала упорядочивает объекты, отвечающие сопутствующим статическим подыграм. Последние служат состояниями динамической мультиагентной системы (ДМАС). Исходная динамическая игра и все статические подзадачи представляются в моноидальной категории бинарных отношений. Под рациональным решением игры понимается равновесие. Композициональное строение оптимизируемой ДМАС выражено в форме динамического результирующего отношения (ДРО) игры. Поиску равновесия отвечает максимизация ДРО. Это делается методом Беллмана, обобщенным на задачи оптимального управления, поставленные в форме отношений. Программная реализация предложенного подхода может быть основана на нейросетевых вычислениях ввиду согласованности архитектур применяемых графов отношений и нейросетей. Ключевые слова: категория функторов; композициональность; моноидальная категория; обратный образ; динамическое отношение игры; статическая подыгра; отношение предпочтения; динамическое результирующее отношение; рациональное решение; морфизм Беллмана Рынок с марковской скачкообразной волатильностью V: пополнение рынка деривативами
Аннотация: Пятая, заключительная часть цикла посвящена задаче пополнения рынка с марковской скачкообразной сменой режимов. Рынок включает в себя безрисковый банковский депозит с известной неслучайной процентной ставкой, а также набор базовых рисковых активов. Мгновенные процентные ставки и волатильности этих активов представляют собой функции скрытого фактора смены режимов, описываемого некоторым марковским скачкообразным процессом (МСП) с конечным множеством состояний. Целью статьи ставится пополнение предложенного рынка. Оно означает добавление некоторого набора новых финансовых инструментов таким образом, что выплаты по любому платежному требованию, сформированному на рынке, могут быть воспроизведены с помощью некоторого самофинансируемого портфеля, содержащего исходные и добавленные инструменты. Доказано, что для пополнения рынка к исходному множеству активов достаточно добавить деривативы европейского типа, построенные на уже представленных на рынке базовых рисковых активах. При этом число добавляемых деривативов совпадает с числом режимов рынка. Задача пополнения рынка имеет неединственное решение, и в статье приведено сравнение предложенного способа с уже существующим. Ключевые слова: марковский скачкообразный процесс; портфель ценных бумаг; свойство самофинансирования; полнота рынка Нижняя граница погрешности оценивания случайного параметра при заданном количестве информации
Аннотация: Исследуется наименьшая средняя квадратичная погрешность оценивания случайного параметра плотности распределения по выборкам независимых наблюдений как функция средней взаимной информации в выборках относительно множества значений оценок. Рассматриваемая функция строится в форме обращения зависимости наименьшей средней взаимной информации от средней погрешности, которая представляет собой модификацию известной в теории информации функции скорость-погрешность (rate distortion function). Полученная зависимость наименьшей средней погрешности от количества используемой информации не зависит от вида оценки и дает нижнюю границу средней погрешности при фиксированных значениях количества информации. Такая зависимость определяет двухфакторный критерий качества решения, который позволяет сравнивать эффективность различных способов построения оценок в терминах избыточности их средней погрешности относительно нижней границы при заданной энтропии квантованных значений оценок. Ключевые слова: плотность распределения; выборка наблюдений; оценка параметра; квадратичная погрешность; взаимная информация; функция скорость-погрешность; нижняя граница; избыточность Вероятностная модель затухания мощности сигнала в сценариях 3GPP TR 38.901 развертывания сети 5G
Аннотация: Сети пятого (5G) и последующих поколений будут использовать терагерцевый диапазон радиочастот, что обеспечит сверхвысокую скорость передачи данных. Однако при этом возможны потери сигнала при прохождении через препятствия. Поэтому становится крайне важным моделирование распространения сигнала с помощью стохастической геометрии и использование актуальных моделей затухания сигнала. Модели для описания затухания сигнала для различных сценариев развертывания сети 5G в виде эмпирических формул содержатся в спецификации 3GPP TR 38.901. Тем не менее обычно для построения моделей стохастической геометрии используются упрощенные виды формул. В статье представлена функция распределения (ФР) затухания мощности сигнала при случайном расположении пользователей в соответствии со сценариями, описанными в 3GPP TR 38.901. На численных примерах показано, что разница значений с упрощенной формулой значительна и может привести к занижению оценки пропускной способности сети. Ключевые слова: беспроводная сеть; 5G; 3GPPTR38.901;мощность затухания сигнала; прямая видимость; непрямая видимость; стохастическая геометрия Метод оценки характеристик систем 5G/6G «новое радио» с учетом макро- и микромобильности пользователей
Аннотация: Оценка производительности сотовых систем 5G/6G «новое радио», как правило, проводится в предположении о статичном местоположении пользователей и идеально направленных антеннах, которые оправданы для случая регулярной синхронизации между пользовательским устройством (ПУ) и базовой станцией (БС). Однако в случае работы с имеющими высокую энергоэффективность ПУ с ограниченнымфункционалом(RedCap—Reduced Capability) БС реже получает информациюо качестве принимаемого устройством сигнала, которое меняется при перемещении ПУ. Это приводит к необходимости исследования динамики показателей эффективности систем сПУ RedCap во времени. В статье для анализа спектральной эффективности в зависимости от расстояния между БС и ПУ и направленности антенны ПУ в произвольный момент времени используются инструменты стохастической геометрии и теории случайных блужданий. Численный эксперимент показал, что макромобильность оказывает существенное влияние на спектральную эффективность, влияние микромобильности меньше и проявляется только на коротких промежутках времени, при этом размер фазированной антенной решетки (ФАР) на стороне БС практически не влияет на полученный результат. Ключевые слова: 5G «новое радио»; mmWave; sub-THz; микромобильность; макромобильность; спектральная эффективность Об однопороговом управлении очередью в системе массового обслуживания с нетерпеливыми заявками
Аннотация: Изложены результаты теоретического исследования управляемой системы массового обслуживания (СМО) типа M/M/infinity с нетерпеливыми заявками и однопороговым управлением очередью. Ставится задача оптимизации однопорогового управления очередью, суть которой заключается в вычислении для длины очереди некоторого порогового значения, максимизирующего заданную целевую функцию. В исследуемой системе заявка покидает систему необслуженной, если время ожидания в очереди (или время обслуживания на приборе) превышает некоторый интервал времени случайной длины, распределенной по показательному закону с заданным параметром. В качестве показателя эффективности управления очередью(целевойфункции) используется стоимостнаяфункция, учитывающаяпотери в единицу времени из-за технического обслуживания системы, отклонения заявок на входе системы, ухода заявок до завершения обслуживания. Предложены метод решения задачи максимизации стоимостной целевой функции на множестве однопороговых управлений очередью и алгоритм гарантированного вычисления оптимального порога. Ключевые слова: система массового обслуживания; нетерпеливые заявки; управление очередью О порождении синтетических признаков на основе опорных цепей и произвольных метрик в рамках топологического подхода к анализу данных. Часть 2. Экспериментальная апробация на задачах фармакоинформатики
Аннотация: Рассмотрение прецедентных отношений между признаками и таргетной переменной в виде наборов элементов булевой решетки указывает на возможность порождения синтетических признаков с использованием метрических функций расстояния. Сформулированы подходы к (1) оценке релевантности («информативности») метрик по отношению к решаемым задачам, (2) порождению и (3) отбору синтетических признаков, более информативных, чем исходные признаковые описания. Представленные результаты топологического анализа 2400 выборок данных «молекула–свойство» из ProteomicsDB позволили получить достаточно эффективные алгоритмы прогнозирования свойств молекул (ранговая корреляция в кросс-валидации — 0,90 ± 0,23). На данной выборке задач установлены метрики, которые наиболее часто порождают информативные синтетические признаки: максимальное уклонение Колмогорова, «косое» расстояние, метрики Lp, Реньи, фон Мизеса. Для решения изученного комплекса задач показано преимущество полиномных корректоров по сравнениюс нейросетевыми и с корректорами типа «случайный лес». Ключевые слова: топологический анализ данных; теория решеток; алгебраический подход Ю.И. Журавлёва; фармакоинформатика Выявление причинно-следственных связей при покрытии причин
Аннотация: Задачи поиска причинно-следственных связей имеют большое значение в медицинской диагностике, поиске первопричин сбоев в программно-технических системах, информационной безопасности. Объяснимость формируемых заключений, получаемых в результате сложных вычислений с помощью методов искусственного интеллекта (ИИ), чаще всего реализуется с помощью причинно-следственных связей. В работе исследована возможность выявления причинно-следственных связей в случаях, когда причина находится в неразделимом объекте, доступном наблюдению. В таких случаях говорят, что свойство «причина» покрыто объектом, в котором присутствуют и другие свойства данных. Следствия причин проявляются в других информационных пространствах. Задача выявления причинно-следственных связей исследуется в присутствии других случайных данных, не относящихся к зависимости, порождаемой причинно-следственной связью. Рассматривается модель детерминированной причинно-следственной связи при наличии значительного числа случайно возникающих свойств, которые не связаны с причинно-следственным влиянием одних свойств на другие. Ключевые слова: искусственный интеллект; компьютерный анализ данных; причинно-следственные связи; покрытие причин Применение разложения изображения с помощью дискретного вейвлет-преобразования для построения архитектуры шумоподавляющей нейронной сети
Аннотация: Подавление шума на цифровых изображениях — одна из самых распространенных задач в области обработки изображений. На данный момент широкое применение имеют подходы подавления шума, основанные на применении сверточных нейронных сетей (CNN, convolutional neural network). При этом, как правило, обучение модели строится на минимизации функции ошибки между результатом работы сети и ожидаемым эталонным изображением и дополнительно не используются различные представления двумерного сигнала изображения и их свойства для оптимизации обучения архитектур шумоподавляющих сетей. Предложен подход к обучению нейронных сетей подавлять шум. Описанный подход основан на применении N-кратного быстрого вейвлет-преобразования Хаара (БВПХ). Такое представление дискретного сигнала изображения позволяет отказаться от классической архитектуры автоэнкодера и использовать только его часть, кодирующую сигнал, что приводит к значительному сокращению параметров модели и ускоряет работу сети. Ключевые слова: нейронные сети; глубокое обучение; шумоподавление изображений; методы обработки изображений О применении генеративных моделей в системе электронного обучения математическим дисциплинам
Аннотация: Существующие инструменты динамического формирования индивидуальной траектории обучения дополнены технологией генерации аттестационных заданий и экзаменационных билетов. В качестве источника качественных, сбалансированных наборов заданий использован комплект экзаменационных билетов, специально подготовленный экспертами по вузовскому курсу теории функций комплексного переменного. Этот значительный обучающий массив качественных аттестационных заданий существенно расширил имеющиеся данные, созданные на предыдущих этапах. Цель выполненного исследования состояла в создании методов, позволяющих учитывать знания экспертов, заложенные в имеющемся комплекте заданий. Реализованная модель генерации при обработке образовательного контента использует в качестве параметров атрибуты, назначенные экспертами задачам: тематику, сложность, формируемые компетенции. Предложены два метода генерации. Первый — вероятностный — использует только частотные характеристики обучающего комплекта, аппроксимируя распределение вероятностей. Второй базируется на генеративно-состязательных нейронных сетях. Особое внимание уделено обсуждению трудностей реализации сети, связанных в числе прочего со специфическим характером генеративной модели. Ключевые слова: электронная обучающая система; образовательный контент; машинное обучение; генеративные модели; имитационное компьютерное моделирование; генеративно-состязательные сети Трансформации объектов первого и второго порядка в лексикографической информационной системе
Аннотация: Рассматриваются теоретические основания проектирования информационных технологий (ИТ) интеграции двуязычных словарей и параллельных корпусов. Дано описание первых результатов создания третьего уровня классификации трансформаций объектов предметной области информатики, которую предполагается использовать при создании концепции лексикографической информационной системы, обеспечивающей интеграцию. Все сущности информатики в статье разделены на два глобальных класса: объекты и их трансформации. Для каждого такого класса конструируется своя классификация. Ранее были описаны два верхних уровня классификации трансформаций объектов предметной области. В данной статье рассматривается третий уровень этой классификации. Основанием для построения самого верхнего ее уровня служило деление предметной области информатики на среды (ментальная, сенсорно воспринимаемая, цифровая и ряд других сред), каждая из которых по определению включает объекты одной природы. Основанием для построения второго уровня классификации трансформаций объектов служила типология знаковых систем А. Соломоника. Цель статьи состоит в систематизации трансформаций первого и второго порядка объектов предметной области на третьем уровне этой классификации. Основанием для систематизации служит средовая версия иерархии Акоффа. Ключевые слова: объекты предметной области; трансформации объектов; классификация; данные; информация; знание; лексикографическая информационная система
|
|
||
|
| © 2016 Институт проблем информатики Российской Академии наук |